棉花的节水高效灌溉制度
1、棉花的地域分布
我国棉花产地分布很广,但主要集中在华北、华中、西北与华东地区。形成黄河流域棉区、长江流域棉区和西北内陆棉区,为我国三大棉区。(1)黄河流域棉区
位于长江流域棉区以北,河北内长城以南,大约北纬34度~40度之间。包括:河北长城以南、山东、河南(除南阳和信阳地区)、山西南部、陕西关中、甘肃陇南、江苏及安徽的淮河以北、北京和天津地区等。本区属暖温带半湿润季风气候区,棉花生长期间(4~10月)平均温度19~22摄氏度,大于或等于15摄氏度积温3500~4000摄氏度,无霜期180~230天,年降水量500~800mm,年日照时数2200~2900小时。春秋日照充足,水热条件适中,有利于棉花生长发育和吐絮。降雨集中在7~8月。常有春季初夏连旱,播前需重视贮水灌溉。秋季降温较快,不利于秋桃成熟和纤维发育。土壤以壤质的潮土为主,海河平原地势低,滨海地带盐碱地较多,大多数土壤适于植棉。本区水热条件适中,春秋日照充足,有利于棉花早发稳长和吐絮,但虫害及枯黄萎病较重,适宜栽培中早熟陆地棉,实行一年一熟或粮棉两熟套种。
(2)长江流域棉区
主要分布在北纬25度以北,秦岭、淮河及苏北灌溉总渠以南,川西高原以东地区。包括:浙、沪、赣、湘、鄂,苏皖淮河以南,四川盆地,河南的南阳和信阳地区,以及陕南和滇、黔、闽三省北部等地区。本区属亚热带湿润气候区,热量条件较好,4~10月平均温度21~24摄氏度,大于或等于15摄氏度积温4000~5500度,无霜期220~300天,年降水量800~1200mm,年日照时数1200~2400小时。春季和秋季多阴雨,常有伏旱。土壤在平原地区以潮土和水稻土为主,肥力较好;丘陵棉田多为酸性的红壤、黄棕壤,肥力较差;沿海有大片盐碱土。适宜栽培中熟陆地棉。实行粮棉套种,一年两熟或多熟。(3)西北内陆棉区
位于六盘山以西,大约北纬35度以北、东经105度以西。包括:新疆、甘肃河西走廊及沿黄灌区。本区日照充足,气候干燥,温差大,有利于棉花稳长和吐絮,经济产量系数高。但土壤地力瘠薄,水资源贫乏,限制了棉花生产的发展。适宜栽培中、早熟陆地棉或海岛棉。实行一年一熟种植。目前已成为我国最具活力和发展潜力的棉区。其水资源矛盾和环境保护是棉花发展的主要限制因子。
本区属中温带和暖温带大陆性干旱气候区,年降水量不足200毫米,全靠灌溉植棉,日照充足,年日照时数高达2700~3300小时,热量条件好,昼夜温差大,有利于棉花高产优质,土壤以灰漠土和棕漠土为主,均有不同程度盐渍化,并呈强碱性反应,肥力较低。按热量条件,吐鲁番盆地(大于或等于10摄氏度积温4000~4500摄氏度)适于种植中熟海岛棉,南疆(大于或等于10摄氏度积温4000摄氏度以上)适于种植中早熟陆地棉和发展一部分中早熟海岛棉,北疆(大于或等于10积温3450~3600摄氏度)适于种植短季陆地棉。西北内陆是
以新疆为主的棉区。20世纪90年代以来,新疆棉田面积平均每年以15.1%的速率增加。目前已成为我国棉花生产的重心。2、棉花的需水规律
(1)棉花需水量及其影响因素
棉花需水量受气候、土壤、品种、栽培条件等影响,在时间、空间上都有一定的变化。关于空间上的变化,主要受气候条件左右。在华北、陕西等地的黄河流域棉区,属于半湿润气候区,这里年平均气温为10~15摄氏度,无霜期长达180~230天,棉花全生育期需水量变化在550~600毫米之间。该区年降雨量550~600毫米,但全年降雨分布不均,60%~80%的雨量集中在7、8两个月。一般春季干旱、多风、蒸发量大。9月份以后雨量逐渐减少,日光充足,适宜棉花吐絮。春季干旱往往影响棉花播种与出苗。因而实行冬、春蓄水灌溉,并做好春季保墒工作,对当地棉花生产十分重要。西北内陆棉区,如新疆、甘肃省河西等地,属大陆干旱气候,年蒸发量可达1500~4000毫米,而年降雨量仅为20~180毫米。棉花生长期平均气温为5~10摄氏度,由于蒸发力强,棉花需水量高达800毫米以上。如吐鲁番地区,棉花生长期干旱、炎热,需水量竟高达1017毫米,可见当地棉花生产与灌溉关系十分密切。在我国的南方长江流域棉区,如江苏、安徽、湖南、湖北及浙江等地,棉花生长期平均气温为5~18摄氏度,年降雨量为750~1500毫米,雨水充沛。棉花需水量为600毫米左右,当地棉花生长期间虽然有短期伏旱,花铃期有一定灌溉要求,但棉田排水问题更为突出。在东北辽河流域属特早熟棉区,由于生长期短,棉花需水量仅为400~500毫米。当地年降雨量为400~700毫米,如同黄河流域棉区一样,也多集中在7、8两个月。春季干旱季风多,表墒不足影响棉花播种与出苗。由于栽培水平、产量等因素的影响,即便在同一地区棉区需水量也会发生变化。如施肥水平,尤其是有机肥的大量使用,可改善土壤结构,使耕层容重减小,土壤变得疏松,多孔隙,这样毛管水不宜直接达到地表,棵间土壤蒸发水量明显减少。但由于肥力条件好,棉株发育好,枝叶繁茂,叶面积增大,叶面蒸腾量则有所加大。
棉花种植密度对需水量的影响亦很明显。一般情况下,随着植株密度的提高,叶面积系数增大,叶面蒸腾量增大,需水量随之变大。据20世纪50年代,河南人民胜利渠试验站资料,棉株密度由5000株/亩增大到9000株/亩时,需水量增加50~60毫米。
20世纪80年代以来大面积实行地膜覆盖、秸杆覆盖新技术措施后,显著减少了棵间土壤蒸发量,从而降低了需水量。据新疆资料,幼苗至现蕾阶段,在覆膜度为75%时,因覆盖,减少棵间蒸发量达51.6%,花铃期减少60.4%,吐絮期减少42.0%。全生育期减少53.9%。不同棉花品种,由于株形结构、叶面积等不同,需水量亦不同。根据试验,品种对需水量的影响,变化幅度在10%左右。
河南省很多地区,20世纪80年代以来实行棉、麦一体化种植,棉麦轮作。改春棉为夏播棉。据测定夏棉皮棉产量在75~100千克/亩时,需水量变化在300毫米左右,与一般夏季作物需水量相近。
(2)棉花各生育期的灌溉需求
1)苗期:从出苗到开始现蕾这一阶段称为苗期。北方棉区这一时段大约在45天左右,时间从4月低到6月初。此间风多、风大,蒸发量大,降雨少,寒流频繁。棉苗出土后常遇低温等不利条件而易感染病害。一般不要求灌水,习惯蹲苗,此时加强中耕松土措施既可保墒,又能提高地温,有利于促进幼苗生长,也可减轻病的危害。长江流域棉区,苗期正值梅雨季
节,细雨蒙蒙,排水问题更为突出,不需灌水。
2)蕾期:棉花现蕾以后气温升高,生长发育加快,花蕾大量出现,对水分要求也十分迫切。北方棉区此间干旱少雨,必须灌溉以保证棉苗生长发育对水分的要求。现蕾期及时灌水,不仅有利于棉株生长,而且现蕾数也明显增加,有利增产。经验表明,蕾期适时灌水可以争取早座、多座伏前桃,进而控制后期植株徒长,减少了蕾、铃脱落率。3)花铃期:花铃期虽逢雨季,但由于降雨的不稳定性,灌水几率仍然很大。花铃期是棉花灌水高峰期,植株蒸腾量大,对水分十分敏感。干旱和淹涝都会引起蕾铃的大量脱落。另外花铃期缺水与否不但影响产量,而且对棉纤维品质也有影响。花铃期正值棉花生殖生长旺盛阶段,大量生殖器官的形成、运转,会有较多有机营养物质的产生与积累。在干旱时及时灌水不仅有利于干物质的形成、运转,而且也有利于矿物质营养的吸收、利用。在黄河流域棉区,花铃期正值雨季,灌溉若不注意天气预报,灌后遇雨往往形成徒长,致使中、下部蕾铃大量脱落。为了防止中、后期徒长,应注意抓伏前桃。低位果枝能座住伏前桃,就可以在雨季稳住棉株,不使其徒长,这样就可有效地减少蕾铃脱落。4)絮期:吐絮以后叶片逐渐老化,有的已脱落,叶面蒸腾量明显减少,对灌溉要求不高灌溉几率小。但试验资料表明,絮期干旱时及时灌水,对产量与棉纤维品质都有重要影响。有的研究成果表明,絮期及时灌水,明显增加秋桃数并增强已座成桃的棉纤维品质。关于后期停水日期,主要依据秋季降雨、温度变化、霜期早晚情况来决定。秋雨少,生长期较长的地区,8月中旬的幼铃尚能吐絮,停水日期可放在8月30日左右,即在吐絮开始时为宜。如果9月天气干旱,还应继续灌水,以保证幼铃的生长与成熟。3、棉花的节水高效灌溉制度
(1)黄河流域棉区棉花节水高效灌溉制度
1)河北省棉花节水高效灌溉制度
播种前10天左右,约3月底4月初,结合浇小麦孕穗水,浇足棉花的底墒水。浇水后,在土壤的适耕期,先耕松土壤,而后耙磨保墒,为防止出苗时遇高温烧苗或出苗后遇低温冻害,地膜直播棉,一般选在4月10日至15日的晴天播种;营养钵(块)育苗移栽,一般在3月底4月初进行,最迟不晚于4月10日,选晴天下种育苗。及时打孔放苗和搞好苗床管理。地膜覆盖可以降低棉株间的地表蒸发而起到保墒节水作用。因此无论是旱地还是水地棉花,都要实行地膜覆盖栽培(见表1)。表1:河北省棉花节水灌溉制度
生育期
分区
水文年份
苗期
湿润年
太行山山前平
一般年
原区
干旱年
湿润年
低平原区
一般年 干旱年
40
4040
4080
303040
3040开花现蕾
灌溉定额(立产量水平(千方米/亩) 克/亩) 306080
979391648391
2)河南省棉花节水高效灌溉制度(见表2)表2:河南省棉花节水高效灌溉制度及产量水平分区
灌水定额(立方米/亩)
水文 年份 播前 苗期 现蕾 湿润年
豫北平原 一般年
干旱年 55湿润年
豫中豫东
平原
一般年 干旱年 55湿润年
豫南平原 一般年
干旱年 55湿润年
南阳盆地 一般年
干旱年 55
50
65
55
55
55
65
55
65
灌溉定产量水平额(立方(千克/米/亩)亩)70125190601151805010516050100170
807580
开花 707070606060505050505050
结铃
3)山东省分区棉花节水高效灌溉制度(见表3)表3:山东省棉花节水高效灌溉制度及产量水平分区
灌水定额(立方米/亩)
水文 年份 播前 苗期 现蕾 湿润年 60
鲁西北、
一般年 60
鲁西南
干旱年 60
60
60
60
60
灌溉定产量水额(立方平(千克/米/亩) 亩) 120180300
开花 结铃 606060
4)山西省棉花节水高效灌溉制度(见表4)表4:山西省棉花节水高效灌溉制度及产量水平
灌水定额(立方米/亩)
水文年份
播前
湿润年 一般年 干旱年
4540
苗期
现蕾
开花 404540
40结铃
灌溉定额(立方米/亩)4090120
产量水平(千克/亩)706560
(2)长江流域棉区棉花节水高效灌溉制度
1)湖北省棉花分区节水高效灌溉制度(见表5)表5:湖北省棉花节水高效灌溉制度(立方米/亩)分区
长江上游区
鄂西南区 34384473
汉江中
汉江上郧水上
游区(下
中游区 游区
片)8577110136
7569100125
8171101123
鄂东北区 8278104126
鄂东南区 737296109
江汉平原区 636988115
多年平均 65
50
P(%)
7585
5990110
2)安徽省棉花分区节水高效灌溉制度(见表6)表6:安徽省棉花节水高效灌溉制度保证率(%) 507590
灌水次数 灌水关键时期 123
播种或蕾铃期 播种、蕾铃期
播种、蕾铃或吐絮初期或苗期
灌溉定额(立方米/亩) 30~4060~8090~100
(3)西北内陆棉区棉花节水高效灌溉制度
目前在西北内陆棉区,主要推广棉花膜下滴灌技术。膜下滴灌技术是地膜栽培技术与滴灌技
术的结合,它即具备了地膜栽培技术的增温、保墒、增产的作用,同时还具备了滴灌的防止深层渗漏、减少棵间蒸发、节水、节肥的特点,是农艺节水与工程节水的有机结合。与沟灌棉花相比,膜下滴灌棉花的灌溉节水效率在50%以上;对于低中产田可增产20%,而且有明显的节肥效果。因此,该技术具有显著的提高水、肥利用率的能力,在我国干旱地区,受到了广泛的重视,并得到了大力推广。另外,利用膜下滴灌技术治理盐、碱地不仅节水显著,而且与其它水利治理措施相比,作物增产幅度大。1)北疆塔城地区特早熟棉区棉花膜下滴灌灌溉制度 特早熟棉区在当地气候、土壤及栽培模式下,冬灌保墒地膜下滴灌全生育期灌水10~11次,灌溉定额250立方米/亩;茬灌干播湿出地膜下滴灌全生育期灌水12~~14次,灌溉定额285立方米/亩(见表7)。
表7:北疆特早熟棉区棉花膜下滴灌灌溉制度(立方米/亩)
生育期
灌水方式
灌水要素
苗期
灌水定额
冬灌保墒地
膜下滴灌 灌水周期
(天) 茬灌干播湿灌水定额 出地膜下滴灌水周期灌 (天)
14滴2次 14
蕾期 19
7天滴1次 19
灌溉定额与灌
开花 结铃 吐絮 成熟 水次数 2410天滴1 次 24
1616
25010~11次 285
14天滴1
滴2次
次 10天滴1
14天滴1 次 12~14次
次